Emerson

La tecnologia della pompa di calore

riscalda una città utilizzando le acque gelide del Mare del Nord con zero impatto sul riscaldamento globale

Gli inverni in Norvegia possono essere gelidi, con temperature inferiori allo zero per la maggior parte della stagione e con una temperatura delle acque del Mare del Nord che può raggiungere i 6 °C (43 °F). Quando la città norvegese di Drammen ha avuto bisogno di acqua calda per una centrale termica urbana a servizio di residenti e attività commerciali di un nuovo quartiere, ha pensato ad utilizzare le gelide acque del Mare del Nord come fonte di energia rinnovabile e la tecnologia Emerson ha reso possibile il progetto.

Un clima gelido

A Drammen, in Norvegia, le temperature rimangono inferiori allo zero per la maggior parte dell’inverno

La temperatura delle acque del Mare del Nord può scendere fino a 6° C

 

Una scoperta sorprendente

Drammen stava cercando un nuovo metodo di riscaldamento, a basso impatto ambientale, che consentisse di estrarre calore dalle gelide acque del Mare del Nord.

Emerson e il suo partner per il progetto Star Refrigeration hanno trovato il modo di utilizzare ammoniaca come refrigerante in una pompa di calore industriale ad alta temperatura, impresa ritenuta impossibile dall’Agenzia Internazionale dell’Energia (AIE).

Una soluzione di riscaldamento ideale

I vantaggi dell’utilizzo dell’ammoniaca come refrigerante per le pompe di calore:
• non è dannosa per l’ozono;
• ha impatto zero sul riscaldamento globale;
• ha prestazioni superiori del 15% rispetto a una pompa di calore con refrigerante R-134°;

La tecnologia della pompa di calore Emerson riscalda una città utilizzando le acque gelide del Mare del Nord con zero impatto sul riscaldamento globale

Gli inverni in Norvegia possono essere gelidi, con temperature inferiori allo zero per la maggior parte della stagione e con una temperatura delle acque del Mare del Nord che può raggiungere i 6 °C. Nonostante queste condizioni climatiche, la città di Drammen, una comunità di 60.000 abitanti situata sul Fiordo di Drammen, in prossimità della capitale Oslo, ha richiesto una soluzione per il riscaldamento dell’acqua a una temperatura di 90 °C, per un nuovo sistema di riscaldamento centralizzato, destinato alle abitazioni e alle attività commerciali locali. La soluzione avrebbe dovuto basarsi sull’uso delle gelide acque del Mare del Nord, una fonte di energia rinnovabile, che è stato possibile sfruttare grazie alla tecnologia delle pompe di calore Emerson.

L’installazione delle pompe di calore per l’estrazione di calore dalle acque o dall’aria è sempre più diffusa in Europa, in particolare perché il calore prodotto supera di gran lunga il consumo energetico, con una conseguente riduzione dell’uso di combustibili fossili e della necessità di utilizzare altre fonti di energia rinnovabili. In effetti, la Commissione Europea ha definito le pompe di calore come una tecnologia rinnovabile per il riscaldamento e il raffreddamento. Tuttavia, il progetto della città di Drammen includeva ulteriori obiettivi da raggiungere. Fra questi, il raggiungimento del massimo coefficiente di prestazione (COP) possibile (inteso come il rapporto fra consumo elettrico e resa termica). Inoltre, è stata richiesta una soluzione tecnologica con costi operativi e di manutenzione annui ridotti. Infine, la città di Drammen necessitava di un sistema che utilizzasse un refrigerante non nocivo per la fascia di ozono, a impatto zero in termini di riscaldamento globale.

Emerson Climate Technologies, in collaborazione col partner Star Refrigeration, ha preso in carico l’esecuzione del progetto, che sembrava impossibile da realizzare. Infatti, la maggior parte delle pompe di calore industriali in uso in Europa utilizzano l’R-134A, un refrigerante a elevato potenziale di riscaldamento globale (il cui impatto è più di 1.400 volte superiore a quello delle emissioni di biossido di carbonio).

Uno dei pochi refrigeranti in grado di soddisfare i requisiti di efficienza e di impatto ambientale stabiliti in questo caso è l’ammoniaca (designata come R-717): un refrigerante efficace, utilizzato in particolare nell’industria alimentare e delle bevande nelle operazioni di raffreddamento e refrigerazione. L’ammoniaca non contribuisce al degrado della fascia di ozono né al riscaldamento globale, ma non era mai stata utilizzata prima in associazione a una pompa di calore di tipo industriale a temperatura elevata di questo tipo. In effetti, non molto tempo fa, un’applicazione di questo tipo era considerata impossibile dall’International Energy Agency’s (IEA) Heat Pump Centre, in base al fatto che non esistevano compressori ad alta pressione idonei all’uso dell’ammoniaca nelle pompe di calore industriali a temperatura elevata.

 

Non è mai stato fatto prima. Gli ingegneri di Emerson hanno collaborato con Star Refrigeration alla realizzazione del progetto, utilizzando uno dei compressori industriali per la refrigerazione prodotti da Emerson, il compressore a vite singola Vilter. Grazie all’utilizzo dell’ammoniaca, la soluzione tecnologica di Emerson ha offerto a Star Refrigeration e agli altri partner di progetto norvegesi (Norsk Kulde e Drammen Fjernevarme) la possibilità di usare un refrigerante con un buon profilo ambientale (nessun impatto sulla fascia di ozono e in termini di riscaldamento globale), ottenendo temperature più elevate e prestazioni superiori dal punto di vista del consumo di risorse rispetto alle tecnologie della concorrenza. La nuova pompa di calore industriale a base di ammoniaca ha determinato un miglioramento delle prestazioni pari a oltre il 15% rispetto alle pompe con refrigerante R-134A.

Inoltre, il design del compressore a vite singola, caratterizzato dall’equilibrio tra forza radiale e assiale, ha consentito di ridurre la tensione esercitata sui cuscinetti dell’unità, con conseguente riduzione drastica dei costi operativi e di manutenzione e, nel contempo, con prestazioni ineguagliabili rispetto agli altri tipi di compressore.

Il compressore a vite singola Vilter di Emerson si sta dimostrando una soluzione particolarmente flessibile, in grado di soddisfare le esigenze di diversi clienti che desiderano ottenere un’ottimizzazione delle prestazioni. Per esempio, un’azienda dolciaria europea utilizza il compressore a vite Vilter di Emerson in un’applicazione per il raffreddamento del cioccolato; allo stesso tempo, il calore estratto viene utilizzato per il riscaldamento dell’acqua a 60 °C, usata per separare il cioccolato dagli stampi. Un altro caso in cui Emerson, grazie alle proprie tecnologie, consente ai clienti di tutto il mondo di operare in maniera ecosostenibile, ottimizzando il proprio consumo energetico.

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